Arbejdsrapport fra Miljøstyrelsen, 9/2006 – Klimaeffekters betydning for ekstremregn og dermed funktionen af afløbssystemer – 3 Fysiske egenskaber ved nedbør i Danmark

Klimaeffekters betydning for ekstremregn og dermed funktionen af afløbssystemer

3 Fysiske egenskaber ved nedbør i Danmark

3.1 Valg af temporal og spatial skala
3.2 Typer af regnvejr i Danmark
- 3.2.1 Konvektiv regn
- 3.2.2 Frontregn
3.3 Opsamling

Både samfundets og naturens udnyttelse af vandkredsløbet er optimeret til den aktuelle nedbør. Selv mindre forskydninger i nedbørens egenskaber og dermed vandkredsløbet kan derfor få væsentlig betydning for flora, fauna og vores samfund..

3.1 Valg af temporal og spatial skala

På figur 4 er angivet de skalaer for nedbør der er relevant i denne rapport. Det fremgår at der er stor forskel på de data der aktuelt kan ekstraheres fra klimamodeller og de data der er behov for ved analyse og dimensionering af afløbssystemer. Målet med nærværende litteraturstudie er at finde metoder der entydigt og med mindst mulig usikkerhed kan oversætte egenskaber fra det ene markerede område til det andet.

Figur 4 Temporal og spatial skala for forskellige typer af processer der er relevante i forbindelse med regnvejr. Området hvor klimamodeller producerer estimater af strukturen af nedbør er angivet i figuren sammen med den opløsning af data som er nødvendig for at kunne analysere påvirkningen på oversvømmelses- og forureningsproblematikken i byer. Figuren er taget fra Arnbjerg-Nielsen (1996).

I de regionale og globale klimamodeller er generering af nedbør som oftest beskrevet ud fra grundlæggende fysiske processer og tilstande, såsom fordampning og vandindhold i luften. Den "overskydende" del af vandindholdet registreres herefter som nedbør.

Afhængigt af tidsmæssig og spatial opløsning af modellen kan der simuleres vidt forskellige mængder nedbør. I Christensen og Christensen (2001) er der lavet en sammenligning mellem daglig nedbør over Danmark hvor der er benyttet samme beskrivelse af generering af nedbør, men med forskellig tidsmæssig og spatial opløsning af klimamodellerne. De finder at der er væsentlig forskel på de ekstreme nedbørsmængder også selv om resultaterne fra modeller med høj opløsning aggregeres til samme opløsning som de grove modeller benytter. De tolker resultatet således at alene forskellen i opløsning medfører mulighed for en hyppigere og kraftigere aktivitet i nedbørsgenereringen ligesom lokale effekter beskrives bedre.

3.2 Typer af regnvejr i Danmark

Der er to hovedtyper af regnvejr i Danmark, konvektiv regn og frontregn. De to typer kan forefindes i rene former eller i form af blandet nedbør, hvor begge typer af nedbør kan forekomme.

3.2.1 Konvektiv regn

Konvektiv regn opstår ved lokal opvarmning af en luftmasse. Luftmassen stiger hurtigt til vejr, hvorved den afkøles og bliver overmættet med vand. Den overmættede luftmasse bliver herved ustabil, hvorved der kan forekomme kortvarige perioder med kraftig nedbør. Konvektiv regn består af klynger af nedbørsceller. Hver enkelt celle har typisk en levetid på 20-40 minutter og en udbredelse på få km². Cellerne optræder ofte sammen i klynger som totalt kan have en levetid på en times tid og have en en udbredelse på op til 100 km². Niemczynowicz (1990) har ved studier af regnhændelser i Lund beregnet den gennemsnitlige hastighed for celler til ca. 10 m/s. Et bestemt punkt på jordoverfladen passeres dermed af en celle i løbet af få minutter.

3.2.2 Frontregn

Frontregn optræder når varm luft fra troperne møder kold luft fra polerne. Den varme luft presses op over den kolde luft, hvorved den afkøles. Derved bliver luften overmættet med vand, der udfælder i form af nedbør. Almindeligvis opstår fronterne i et bælte mellem det nordlige Frankrig i syd og det sydlige Norge i nord. Danmark er derfor midt i bæltet og en væsentlig del af den danske nedbør er frontregn. Typisk optræder der både en varmfront og en koldfront sammen, se figur 5. Varmfronten medfører ofte stille dagsregn, mens koldfronten typisk består af byger med højere intensiteter. Der optræder jævnligt konvektiv nedbørsaktivitet i båndlignende strukturer, primært i koldfronterne.

Figur 5 Strukturen af et vandrende lavtryk med fronter og skyformer. Figuren er fra Jensen et al (1984).

Figur 5 Strukturen af et vandrende lavtryk med fronter og skyformer. Figuren er fra Jensen et al (1984).

3.3 Opsamling

Klimamodeller er baseret på globale eller regionale vejrmodeller. Deres temporale og spatiale opløsning er væsentligt dårligere end det der er behov for når klimaændringernes betydning for forekomst af ekstremregn i høj tidsmæssig og spatial opløsning skal vurderes.

Man skal ved vurderingen af metoderne være specielt opmærksom på, at de konvektive processer, der vurderes at være afgørende for ekstreme hændelser, ikke optræder direkte i klimamodellerne.